JP2004068874A - Universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的大きなトルクを伝達するのに適したユニバーサルジョイントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば製鉄工場で用いられる圧延機においては、原動機の動力はスピンドルを介して圧延ロールに伝えられるが、圧延ロールは上下動するために原動機とスピンドルの間やスピンドルと圧延ロールの間にはそれぞれユニバーサルジョイントが使用されている。ユニバーサルジョイントは例えば図11に示すように、駆動側の軸と従動側の軸にそれぞれ連結されるヨークと、ヨークの間に組み込まれる十字型のクロスピンから構成されている。
【0003】
図12に示すように、クロスピン1とヨーク6の間には、複列のころ4を備えたベアリングが装着されている。従来はクロスピン1の軸2とベアリングは一体化されており、ベアリングの外輪5がヨーク6に嵌め込まれている。
【0004】
ところがこのようなユニバーサルジョイントにおいては、大きいトルクがかかると図13に示すようにクロスピン1の軸2がヨーク6に対して傾斜してその先端部に局部的に高い荷重が加わり、長期間使用すると疲労剥離が発生しやすいという問題があった。この場合にはクロスピンの外周を研磨して再利用することも行われていたが、数回研磨した段階で再利用することもできなくなり、コストが嵩むという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、クロスピン先端部に加わる局部的な荷重を低減することによってクロスピン先端の圧縮疲労による剥離をなくし、使用寿命を延ばすことができるユニバーサルジョイントを提供するためになされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明のユニバーサルジョイントは、十字型のクロスピンとヨークとの間にベアリングを配置したユニバーサルジョイントにおいて、ベアリングの内輪の外周と外輪の内周との間隙を軸の先端側ほど大きくしたことを特徴とするものである。なお、ベアリングの内輪をクロスピンの軸に対して嵌め込み式とすることが好ましい。また、ベアリングのころの内周と内輪の外周との間隙を軸の先端側ほど大きくした構造、あるいはベアリングのころの外周と外輪の内周との間隙を軸の先端側ほど大きくした構造とすることができる。
【0007】
本発明のユニバーサルジョイントは、内輪の外周と外輪の内周との間隙を軸の先端側ほど大きくしたので、トルク伝達時にクロスピンの軸がヨークに対して傾斜しても、内輪全体がほぼ均等に接することとなり、軸の先端部に加わる局部的な荷重が軽減される。このためクロスピン先端の圧縮疲労による剥離をなくし、使用寿命を延ばすことができる。また、ベアリングの内輪をクロスピンの軸に対して嵌め込み式とすれば、内輪が磨耗した場合にも内輪のみを交換すればよく、クロスピン自体は継続使用することができる利点がある。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図を参照しながら説明する。
図1は第1の実施の形態を示すもので、クロスピン1の円柱状の軸2に、先端に行くにしたがって肉薄のテーパ加工を施したベアリングの内輪3が焼き嵌めしてあり、ころ4、ベアリングの外輪5を組み付けてヨーク6に組み込んである。内輪3の外径は直線テーパ加工されて軸2の先端方向に行くにしたがって小さく加工されており、これによって軸2の先端方向に行くにしたがって大きな間隙がころ4の内周と内輪3の外周との間に形成されることとなる。なお内輪3のテーパ加工は内側、外側いずれに施してもよく、図ではテーパを誇張して表してあるが、実際のテーパ量は10μm乃至100μm程度である。
【0009】
このユニバーサルジョイントにトルクが加わると、図2に示すように軸2が傾斜することは従来と同様である。しかし内輪3の外径が先端に行くにしたがって小さくなっており、ころ4の内周と内輪3の外周との間隙は大きくなっているので、内輪3の外周がころ4の内周に均等に密着することになる。これによって荷重が軸2、内輪3の先端に集中することがなくなり、疲労強度が上昇して疲労剥離が防止される。しかもこの実施形態のようにベアリングの内輪3を焼き嵌めしておけば、長期間の使用による疲労によって損耗、剥離等が生じた場合にもベアリングの内輪3を交換することにより、クロスピン1は半永久的に使用できることとなり、ベアリングの使用寿命が長くなる利点がある。
【0010】
図3は第2の実施形態を示すもので、基本的には上記の実施の形態のものと同一であるが、ベアリングの内輪外周に曲線状のテーパ加工が施してある。この場合にも図4に示すように、トルクを受けたときの荷重が軸2、内輪3の先端に集中することが防止できる。なお、最適なテーパ形状やテーパ量は負荷条件やクロスピンの大きさにより異なるので、三次元有限要素法(FEM)解析等により計算して荷重が均一になるように定めることが好ましい。
【0011】
図5と図6は第3の実施形態を示すもので、クロスピン1の軸2に先端に行くにしたがって外径が小さくなるテーパ加工が施してあり、これにテーパ加工していないベアリングの内輪3を焼き嵌めすることにより、内輪3の外径を軸2の先端方向に行くにしたがって小さくしたものである。なお、内輪3を焼き嵌めするほかに、クロスピン1の軸2と一体に形成しておくこともできる。
【0012】
図7、図8は第4の実施形態を示すもので、ベアリングの外輪5の内径を先端に行くにしたがって大きくするテーパ加工が施してある。これにより、ころ4の外周と外輪5の内周との間には軸2の先端方向にいくにしたがって大きくなる間隙が形成されることになる。荷重が加わると図8に示すようにころ4の全体が外輪5の内周に均等に押し付けられ、軸2、内輪3の先端に荷重が集中することがない。
【0013】
図9、図10は第5の実施形態を示すもので、ヨーク6の内周を先端側ほど広がるようにテーパ加工したものである。この場合にも他の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なおいずれの実施形態においても、内輪3はクロスピン1の軸2に焼き嵌めされており、ベアリングを交換することによりクロスピン1の軸2自体は継続的に使用できる構造となっている。しかし前記したように、内輪3をクロスピン1の軸2と一体に形成しておくこともできる。
【0014】
【発明の効果】
本発明は前記実施の形態によっても明らかなように、内輪の外周と外輪の内周との間隙を軸の先端方向に行くにしたがって大きくしたので、トルクが加わったときに荷重が軸の先端に集中することがなくなり、疲労剥離が生ずることがない利点がある。本発明によればベアリングの先端のころ荷重が20%程度低下し、ベアリング寿命を約2倍に向上できることを確認した。また請求項2の発明のように、クロスピンの軸にベアリングの内輪を嵌め込んで内輪を交換可能としておけば、長期間の使用による疲労によって損耗、剥離等が生じた場合にも内輪を交換することによりクロスピンを半永久的に使用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態を示す要部断面図である。
【図2】荷重を加えた状態を示す要部断面図である。
【図3】第2の実施形態を示す要部断面図である。
【図4】荷重を加えた状態を示す要部断面図である。
【図5】第3の実施形態を示す要部の断面図である。
【図6】荷重を加えた状態を示す要部断面図である。
【図7】第4の実施形態を示す要部断面図である。
【図8】荷重を加えた状態を示す要部の断面図である。
【図9】第5の実施形態を示す要部断面図である。
【図10】荷重を加えた状態を示す要部の断面図である。
【図11】従来のユニバーサルジョイントの分解斜視図である。
【図12】従来のユニバーサルジョイントの要部断面図である。
【図13】荷重を加えた状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
1 クロスピン
2 軸
3 内輪
4 ころ
5 外輪
6 ヨーク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a universal joint suitable for transmitting a relatively large torque.
[0002]
[Prior art]
For example, in a rolling mill used in an iron mill, the power of the prime mover is transmitted to the rolling rolls via a spindle, but the rolling rolls move up and down, so that a universal is provided between the prime mover and the spindle or between the spindle and the rolling rolls. Joints are used. As shown in FIG. 11, for example, the universal joint includes a yoke connected to a drive-side shaft and a driven-side shaft, and a cross-shaped cross pin incorporated between the yokes.
[0003]
As shown in FIG. 12, between the
[0004]
However, in such a universal joint, when a large torque is applied, the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and to provide a universal joint that can reduce the local load applied to the tip of a cross pin, thereby eliminating peeling due to compression fatigue at the tip of the cross pin, and extending the service life. It is a thing.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The universal joint of the present invention made in order to solve the above-mentioned problem is a universal joint in which a bearing is arranged between a cross-shaped cross pin and a yoke. Is characterized in that it is larger on the tip side. It is preferable that the inner ring of the bearing be of a fitting type with respect to the shaft of the cross pin. In addition, the gap between the inner circumference of the bearing roller and the outer circumference of the inner ring is increased toward the tip of the shaft, or the gap between the outer circumference of the bearing roller and the inner circumference of the outer ring is increased toward the tip of the shaft. be able to.
[0007]
In the universal joint of the present invention, the gap between the outer circumference of the inner race and the inner circumference of the outer race is increased toward the tip end of the shaft, so that even when the cross pin shaft is inclined with respect to the yoke during torque transmission, the entire inner race is substantially uniform. As a result, the local load applied to the tip of the shaft is reduced. For this reason, exfoliation due to compression fatigue at the tip of the cross pin can be eliminated, and the service life can be extended. Further, if the inner ring of the bearing is of a fitting type with respect to the shaft of the cross pin, only the inner ring needs to be replaced even when the inner ring is worn, and there is an advantage that the cross pin itself can be used continuously.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment, in which a cylindrical
[0009]
When a torque is applied to this universal joint, the
[0010]
FIG. 3 shows a second embodiment, which is basically the same as the above-described embodiment, except that the outer periphery of the inner ring of the bearing is subjected to a curved taper processing. Also in this case, as shown in FIG. 4, it is possible to prevent the load when receiving the torque from being concentrated on the tip of the
[0011]
FIGS. 5 and 6 show a third embodiment in which the
[0012]
7 and 8 show a fourth embodiment in which the inner diameter of the
[0013]
FIGS. 9 and 10 show a fifth embodiment, in which the inner periphery of the
[0014]
【The invention's effect】
As is clear from the above embodiment, the present invention increases the gap between the outer circumference of the inner ring and the inner circumference of the outer ring toward the tip of the shaft, so that when torque is applied, the load is applied to the tip of the shaft. There is an advantage that concentration does not occur and fatigue peeling does not occur. According to the present invention, it has been confirmed that the roller load at the tip of the bearing is reduced by about 20%, and the life of the bearing can be improved about twice. Further, if the inner ring of the bearing is fitted into the shaft of the cross pin so that the inner ring can be replaced as in the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view of a main part showing a state where a load is applied.
FIG. 3 is a sectional view of a main part showing a second embodiment.
FIG. 4 is a sectional view of a main part showing a state where a load is applied.
FIG. 5 is a sectional view of a main part showing a third embodiment.
FIG. 6 is a sectional view of a main part showing a state where a load is applied.
FIG. 7 is a sectional view of a main part showing a fourth embodiment.
FIG. 8 is a sectional view of a main part showing a state where a load is applied.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part showing a fifth embodiment.
FIG. 10 is a sectional view of a main part showing a state where a load is applied.
FIG. 11 is an exploded perspective view of a conventional universal joint.
FIG. 12 is a sectional view of a main part of a conventional universal joint.
FIG. 13 is a cross-sectional view of relevant parts showing a state where a load is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002226934A JP2004068874A (en) | 2002-08-05 | 2002-08-05 | Universal joint |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002226934A JP2004068874A (en) | 2002-08-05 | 2002-08-05 | Universal joint |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004068874A true JP2004068874A (en) | 2004-03-04 |
Family
ID=32014104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002226934A Pending JP2004068874A (en) | 2002-08-05 | 2002-08-05 | Universal joint |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004068874A (en) |
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2002
- 2002-08-05 JP JP2002226934A patent/JP2004068874A/en active Pending
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